带压开采底板破坏与突水预测研究

"本文主要探讨了带压开采过程中底板破坏因素及突水预测的研究，针对采动影响导致的底板突水事故，采用塑性理论和经验公式进行分析。研究以某煤矿15号煤层为实例，通过建立‘赋存-采动’多因素组合模型，利用FLAC3D软件模拟底板应力和塑性区变化，提出等效破坏深度概念，并将其应用于突水系数法中，为防止突水提供了预防措施和建议。" 在带压开采过程中，底板破坏是一个关键问题，因为它直接关系到煤矿的安全生产和水资源保护。底板破坏的因素可以分为两类：赋存因素和开采设计因素。赋存因素主要包括隔水层厚度和底板水压，这两个因素对承压水导升带的范围有显著影响，其中隔水层厚度的作用更为突出。开采设计因素则包括煤厚和工作面斜长，它们影响着采动破坏带的深度和形状。 通过FLAC3D数值模拟，研究发现工作面宽度对采动破坏带深度非常敏感，而隔水层厚度和底板水压则主要决定了承压水上升的高度和区域。相对而言，煤层厚度的变动对底板破坏的影响较小。这一发现有助于优化开采设计，如适当降低工作面宽度以减小底板破坏的可能性。 为了更准确地预测突水风险，研究中首次提出了“等效破坏深度”的概念。这是一个创新性的指标，将底板破坏的复杂情况简化为一个可量化的参数，便于应用到突水预测模型中。通过等效破坏深度，可以更有效地评估底板的稳定性，预测带压开采时可能出现的突水危险。 根据研究结果，对于15号煤层的带压开采，提出了针对性的预防突水措施，包括降低工作面宽度以减少底板破坏，以及在煤壁、工作面前方等关键位置加强探放水工作，以提高矿井的防水安全性。这些方法为实际煤矿的安全生产提供了科学依据和指导。 该研究对带压开采条件下的底板破坏机理进行了深入探讨，通过数值模拟和新概念的应用，提高了突水预测的准确性，为防止底板突水事故提供了理论支持和技术手段。这不仅有助于提升我国煤矿的安全水平，也有利于推动采矿工程领域的科技进步。